Мы этого пока не знаем. Мы даже не знаем в точности, что было в момент Большого взрыва, с которого началось расширение, а по сути существование нашей Вселенной. Проблема в том, что сразу после Большого взрыва плотность и температура вещества и излучения, заполнявших Вселенную, были такими огромными, что физики пока не могут воссоздать их в лаборатории и детально изучить. Поэтому надежной теории, описывающей поведение вещества и излучения сразу после Большого взрыва, на сегодня нет. Значит, сделать такие расчеты «назад во времени», непосредственно к моменту Большого взрыва и тем более к эпохе «до него», чтобы быть в них уверенными, пока невозможно.
Конечно, ученые пытаются представить правдоподобные варианты, то есть сформулировать гипотезы о том, какая причина могла бы привести к Большому взрыву.
Так называют очень компактные и чрезвычайно массивные космические тела, обладающие настолько мощной гравитацией, что они не отпускают от себя ни вещество, ни излучение (например, свет) и поэтому со стороны кажутся абсолютно темными.
Что значит «не отпускают»? Каждое тело – и звезда, и планета, и слон, и человек – притягивает к себе все окружающие тела. Это и называется гравитацией. Чем больше в теле вещества и чем ближе мы к нему, тем сильнее гравитационное притяжение. В теле человека и даже слона мало вещества, поэтому их притяжение мы практически не ощущаем (хотя очень чувствительные приборы его без труда замечают). Планета Земля намного массивнее любого слона, поэтому мы постоянно чувствуем ее притяжение – это наш вес. Подбросьте мяч, и он упадет вниз: это его притягивает Земля. Чтобы ракета умчалась от Земли к другим планетам, ее нужно разогнать до скорости 11 км/с, иначе она не улетит.
Никуда не девается, а там и остается. Ведь черная дыра – это не мусоропровод, не туннель, не отверстие из одного места в другое, а просто очень массивный и компактный объект, который все к себе притягивает и ничего не отпускает. На самом деле свойства черных дыр пока изучены лишь теоретически. Создать черную дыру в лаборатории, чтобы изучить ее на практике, невозможно: пришлось бы сжать целую гору до размера много меньше атома. Поэтому астрономы ищут черные дыры в космосе, где они должны образовываться сами при сжатии массивных умирающих звезд. Несколько таких кандидатов в черные дыры уже обнаружено. Но чтобы надежно доказать, что это именно они, и тем более детально их изучить, возможностей современных телескопов недостаточно. Сейчас строятся более зоркие телескопы, которые помогут это сделать.
Наша галактика – это гигантское скопление звезд, к которому принадлежит и Солнце с его планетной системой. На русском языке мы называем нашу галактику просто Галактикой (с большой буквы), а на английском обычно пишут Milky Way galaxy или просто Milky Way (Млечный Путь). Это и понятно, ведь Млечный Путь, пересекающий светлой полосой ночное небо, есть не что иное, как множество далеких звезд Галактики, поодиночке не различимых невооруженным глазом. Подсчитать точное количество звезд в Галактике очень сложно; пока лишь приблизительные оценки астрономов показывают, что их около 300 миллиардов. Иными словами, на каждого жителя Земли приходится по 40 «персональных» звезд.
Форма Млечного Пути говорит о том, что большинство звезд сосредоточено в диске, где находится и наше Солнце. Диаметр звездного диска Галактики примерно 100 тысяч световых лет. В его центре звезды расположены гораздо плотнее, чем на периферии. Почти все звезды обращаются по орбитам вокруг центра Галактики в одном направлении, подобно планетам, движущимся вокруг Солнца.
Да, можно. Но не в любом его месте и не всем живым существам. Из всех планет нашей Солнечной системы по условиям для жизни Марс более всего похож на Землю. Он немного дальше от Солнца, поэтому среднегодовая температура там около −60 °С (на Земле +15 °С). Но и на Марсе недалеко от экватора днем бывают плюсовые температуры. Правда, ночью и там тоже наступают заморозки. Солнечные лучи освещают поверхность Марса почти так же обильно, как земную, но его разреженная атмосфера не сохраняет тепло, поэтому ночью поверхность планеты быстро остывает.
Состав атмосферы Марса тоже годится не для всех известных нам живых существ: кислорода там нет, поэтому для человека и других животных Земли марсианский воздух не подходит. Однако некоторые наши растения и микроорганизмы могли бы жить в атмосфере Марса, состоящей почти из чистого углекислого газа. То, что атмосфера Марса такая разреженная, создает еще одну серьезную проблему для любой жизни: у поверхности планеты давление газа в 160 раз меньше, чем на Земле. При таком низком давлении вода не может долго оставаться в жидком виде: она частично превращается в пар, частично – в лед. К тому же сквозь разреженную атмосферу Марса из космоса к поверхности легко проникают высокоэнергичные частицы космических лучей, опасные для всего живого.
Они сталкиваются, но не часто. Посмотрите на фотографии Луны или Меркурия: вся их поверхность покрыта огромными кратерами – это следы ударов. У Луны и Меркурия нет атмосферы, а значит, нет ветра и дождя, которые размывают и выравнивают почву. Поэтому следы столкновений с метеороидами и астероидами сохраняются там миллиарды лет. Чем больше размер космического «пришельца», тем большего размера кратер он оставляет на теле планеты. На Луне есть кратеры диаметром в половину размера самой Луны. Будь «пришелец» немного побольше, он мог бы ее просто расколоть.
Кстати, и сама Луна, возможно, родилась от столкновения двух крупных планет – Земли и другой планеты размером с Марс. Если это действительно было (а некоторые ученые в этом уверены), то произошло примерно 4 миллиарда лет назад. При ударе от Земли отделилось много вещества, часть его рассеялась в космосе, часть упала обратно на Землю, а часть собралась в комок на орбите недалеко от Земли – это и есть Луна. Но пока это лишь гипотеза, хотя довольно правдоподобная.
Нам известна только одна форма жизни – наша, земная.
На первый взгляд она очень разнообразна: ну что может быть общего между амебой, мухой и слоном? Однако биологи выяснили, что все столь непохожие друг на друга животные и растения собраны из однотипных «кубиков», так называемых биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. Это молекулы, порой довольно сложные, но в целом напоминающие кубики лего: из нескольких типов кубиков можно собрать бесконечное число разных построек, а из нескольких типов биополимеров – бесконечное число разных живых организмов, от червяка до человека.
В молекулах белков и нуклеиновых кислот важнейшую роль играют атомы углерода, из которых состоят «скелеты» этих молекул. Поэтому жизнь земного типа называют белковой или углеродной. Однако с не меньшим основанием ее можно было бы назвать водной, поскольку работа любого организма, взаимодействие его молекул друг с другом может происходить только в присутствии воды.
Если честно, то пока мы не знаем, бесконечна ли Вселенная. И вполне возможно, что это никогда не будет нам известно на 100 %. Ведь чтобы проверить, бесконечна ли Вселенная, ее нужно было бы измерить, а для этого – если Вселенная действительно бесконечна – потребовалось бы бесконечно большое время. Однако мы точно знаем, что Вселенная намного больше той ее части, которую сегодня астрономы могут разглядеть в телескопы.
Науку, которая изучает Вселенную в больших масштабах, называют космологией. А тех ученых, которые этой наукой занимаются, называют космологами. На самом деле это астрономы и физики, которых интересует, как родилась наша Вселенная, как она устроена в целом и какая судьба ждет ее в будущем. Астрономы наблюдают Вселенную, изучают распределение и движение в ней звезд и галактик, а также загадочного темного вещества непонятной природы, которое иногда называют темной материей. А физики пытаются объяснить то, что видят астрономы, в рамках существующих теорий, которые постоянно приходится развивать и дополнять, поскольку астрономы открывают все новые и новые, неожиданные свойства Вселенной.
Потому же, почему небо синее. Белый свет – это смесь разных цветов: красного, желтого, зеленого, голубого, в чем можно легко убедиться с помощью стеклянной призмы или даже простой шариковой ручки с прозрачным корпусом, грани которого могут разделять свет на отдельные цвета, как это делает призма. Капельки воды во время дождя (или из фонтана) тоже умеют это делать, поэтому мы видим радугу.
От Солнца к Земле идет белый свет. Воздух в земной атмосфере очень прозрачен для красных лучей, меньше – для желтых и зеленых и плохо пропускает голубые лучи. Они рассеиваются в воздухе и меняют направление своего движения. Поэтому к нам, находящимся на дне атмосферы, они уже приходят со всех сторон, и небо кажется нам голубым. А в лучах, попадающих в наши глаза прямо от Солнца, уже нет голубого света, поэтому его диск днем кажется нам желтоватым.
Попробуйте прыгнуть с места вперед на 3 метра. Не получается? А подпрыгнуть в высоту на метр? (Только чур ноги не поджимать!) Тоже не получается? А вот на Луне у вас это легко получилось бы. Там даже астронавт в тяжелом скафандре подпрыгивал выше, чем мы прыгаем без скафандра на Земле. В чем же дело? Причина хорошо известна: Луна намного меньше Земли, она в 81 раз уступает нашей планете по массе, поэтому и притяжение на ее поверхности существенно меньше земного – в 6 раз. Если хорошенько ударить по мячу ногой, то на Земле он улетит на десятки метров, а на Луне – на сотни. Собственно говоря, в этом и состоит метод измерения массы космических тел – планет, звезд, галактик. Если рядом с большим телом бросить небольшое «пробное» тело и наблюдать за его полетом, то можно узнать, с какой силой большое тело притягивает его к себе, то есть определить его массу.
Попробуйте прыгнуть с места вперед на 3 метра. Не получается? А подпрыгнуть в высоту на метр? (Только чур ноги не поджимать!) Тоже не получается? А вот на Луне у вас это легко получилось бы. Там даже астронавт в тяжелом скафандре подпрыгивал выше, чем мы прыгаем без скафандра на Земле. В чем же дело? Причина хорошо известна: Луна намного меньше Земли, она в 81 раз уступает нашей планете по массе, поэтому и притяжение на ее поверхности существенно меньше земного – в 6 раз. Если хорошенько ударить по мячу ногой, то на Земле он улетит на десятки метров, а на Луне – на сотни. Собственно говоря, в этом и состоит метод измерения массы космических тел – планет, звезд, галактик. Если рядом с большим телом бросить небольшое «пробное» тело и наблюдать за его полетом, то можно узнать, с какой силой большое тело притягивает его к себе, то есть определить его массу.
Вы, наверное, слышали разговоры о том, что в нас может врезаться астероид. Действительно, Земля серьезно пострадает, если столкнется с астероидом или ядром кометы. Такое не раз случалось в прошлом, о чем свидетельствуют гигантские кратеры.
Однако встреча Земли с крупным космическим телом, способным погубить цивилизацию, чрезвычайно маловероятна. Впрочем, осколок поменьше вполне способен разрушить город или, упав в океан, вызвать цунами. Чтобы такого не случилось, нужно суметь заранее обнаружить потенциально опасный объект. Тогда можно попытаться изменить его траекторию или, на худой конец, эвакуировать население из опасных районов. Эта задача сложна, но выполнима.
Жизнь на нашей планете зависит в первую очередь от Солнца. Именно оно дает нам ровно столько тепла, сколько необходимо, чтобы мы не замерзли, но и не сгорели.